Pour un domaine qui semble très récent, ses origines remontent à 70 ans. À l'époque, Barry Sterman, un jeune chercheur de l'UCLA, voulait savoir s'il pouvait entraîner un animal à contrôler ses ondes cérébrales à l'aide d'une méthode connue sous le nom de conditionnement opérant. Comme vous vous en souvenez peut-être depuis le cours de psychologie, le conditionnement opérant consiste à donner une récompense lorsqu'un comportement se produit (et à s'assurer de ne pas donner de récompense lorsqu'il ne se produit pas). Pour compliquer les choses, Sterman a travaillé avec des chats qui, en tant que sujets, sont probablement beaucoup moins coopératifs que les chiens. Quoi qu'il en soit, Sterman a choisi de se concentrer sur une onde cérébrale appelée « rythme sensorimoteur » (SMR). Il s'agit d'une onde cérébrale courante qui est associée à une concentration détendue mais alerte. C'est ce que produit un chat lorsqu'il est immobile et qu'il observe quelque chose d'intéressant. C'est un état de « préparation à l'action ».

Dans son expérience, Sterman a fait couler du lait dans la bouche des chats lorsqu'ils produisaient des bouffées de SMR et les a privés de lait lorsqu'ils ne produisaient pas de SMR. Grâce à ce conditionnement opérant de base, Sterman a démontré qu'il était possible d'entraîner les chats à produire davantage de SMR.
Pour s'en assurer, il a ensuite récompensé les chats lorsqu'ils ne produisaient pas de SMR et leur a retiré le lait lorsqu'ils produisaient des ondes cérébrales SMR. En changeant les conditions, la quantité de SMR a diminué. Le point est fait, l'affaire est close. En réalité, le seul but de cette recherche était de déterminer s'il était possible d'entraîner un chat à contrôler ses ondes cérébrales. Sterman a publié ses études et le monde n'en a guère tenu compte. Telle est la vie d'un chercheur en sciences fondamentales.

Peu de temps après la fin de l'étude sur les chats, la NASA a accordé une subvention pour résoudre un problème inattendu. Ses astronautes avaient des hallucinations pendant les vols spatiaux. On soupçonnait que des fuites dans le carburant des fusées déclenchaient les hallucinations et la NASA voulait savoir s'il existait un niveau d'exposition sans danger au produit chimique contenu dans le carburant des fusées. Sterman a obtenu une bourse pour étudier cette question. Non seulement il était qualifié pour mener ce type d'étude, mais cela a probablement contribué à financer son laboratoire.

Le plan expérimental de Sterman consistait à exposer ses chats de laboratoire à des niveaux croissants du produit chimique utilisé dans les fusées et à en observer les effets. Il était prévu qu'au fur et à mesure que l'exposition augmentait, les symptômes d'un comportement semblable à une crise d'épilepsie commenceraient à se manifester. Mais les résultats ont été déroutants. Pour certains des chats, la réponse était celle attendue : une exposition accrue au produit chimique rendait les chats progressivement plus malades.

C'est là que les choses deviennent intéressantes. Certains chats ne sont pas devenus plus malades avec l'exposition plus élevée. On remarque alors que ce sont les chats qui ont participé à l'expérience précédente, celle où ils ont appris à contrôler leurs ondes cérébrales, qui résistent désormais aux crises induites par les produits chimiques.

L'étape suivante de Sterman a consisté à vérifier si ce qui s'appliquait aux chats pouvait fonctionner chez l'homme. Plutôt que de provoquer des crises, il a cherché à savoir si les humains qui souffraient déjà de crises réfractaires pouvaient être guéris s'ils suivaient le même entraînement que les chats (le lait en moins). Et c'est effectivement ce qui s'est passé. Cela n'a pas été rapide, plus de 200 séances, mais cela a fonctionné. Sterman a publié tout cela dans des revues médicales évaluées par des pairs. Si cela n'a pas changé la pratique de la neurologie, c'est peut-être parce que nous avons une préférence pour les médicaments. Et 200 séances, c'est beaucoup demander. Mais le domaine était né. 

Il convient de souligner que les travaux de Sterman ont totalement écarté la possibilité que le neurofeedback soit un placebo. Dans sa première étude, il ne pensait pas que le conditionnement opérant aurait un effet autre que celui de modifier la quantité de SMR. La découverte de l'effet de l'entraînement sur la résistance aux crises est le fruit d'un heureux hasard. Il convient d'ajouter que les chats ne sont pas particulièrement enclins à « faire plaisir » à un chercheur, surtout lorsqu'il les a enfermés dans une cage. Enfin, Sterman a entrepris tous les contrôles expérimentaux pour exclure le placebo en utilisant des plans d'inversion et des contrôles en joug dans ses études sur l'épilepsie.

On pourrait ajouter que certaines de ces recherches n'auraient probablement pas passé les réglementations relatives à la protection des sujets humains aujourd'hui. Cependant, aucun chat ni aucun être humain n'a été blessé au cours de ses travaux. En fait, les sujets de Sterman ont rapporté que non seulement les crises étaient améliorées, mais aussi leur mémoire, leur concentration et leur humeur. D'autres ont pris note de ces rapports, ce qui a conduit le neurofeedback à se concentrer non plus sur les crises et les problèmes médicaux, mais sur les problèmes de santé mentale, notamment le TDA/TDAH, l'anxiété et les dépendances. C'est ce dernier aspect qui fait l'objet de la prochaine découverte fascinante. 

Si Sterman était motivé par la pure curiosité scientifique, Eugene Peniston, un psychologue afro-américain de la VA, était animé par un profond désir personnel d'aider les patients qui, comme son frère, souffraient d'alcoolisme. Dans les années 1980, Peniston avait visité la Fondation Menninger, un institut psychiatrique réputé situé à Topeka, au Kansas, où l'on étudiait les dimensions de l'expérience humaine. Certains de leurs travaux portaient sur une forme de biofeedback appelée « formation Alpha/Theta » en raison des ondes cérébrales entraînées. Les ondes alpha se situent entre 8 et 13 Hz et sont associées à la relaxation. Les ondes thêta, qui se situent entre 3 et 8 Hz, sont associées à un détachement du monde extérieur et à un passage à un état interne de libre association de pensées, d'images et de sensations. Certains indices laissent penser que l'induction de cet état chez une personne pourrait être utile dans le traitement de l'alcoolisme. Peniston a donc décidé de tester cette approche dans le service de traitement de l'alcoolisme de l'hôpital VA de Fort Lyon, dans le Colorado, où il travaillait.

Le protocole de traitement de Peniston comprenait quelques séances d'entraînement à la relaxation, puis 30 séances de biofeedback des ondes cérébrales Alpha/Theta. Juste avant chaque séance, Peniston a aidé ses sujets à visualiser comment ils pourraient résister à la tentation de boire et à imaginer une vie positive sans boire. Il a comparé les résultats de 10 sujets ayant suivi la formation Alpha/Theta à ceux de 10 autres ayant suivi le programme habituel en milieu hospitalier. Tous ses sujets avaient échoué au moins quatre fois dans le cadre d'un traitement antérieur avec la VA. En outre, en tant qu'anciens combattants, tous les hommes avaient subi des traumatismes au combat.

Les résultats ont été stupéfiants. Huit de ceux qui ont suivi la formation Alpha/Theta sont restés sobres après avoir quitté le programme. Les deux autres, qui avaient considéré la formation comme un exercice sans intérêt, ont rapidement découvert qu'ils avaient perdu leur tolérance à l'alcool et sont devenus abstinents à leur tour. Tous les témoins ont été réadmis en traitement dans les dix-huit mois. Les sujets expérimentaux ont été suivis pendant plus de huit ans. Tous sont restés sobres.

Dans le cadre de son étude, Peniston a procédé à une opération particulièrement astucieuse : il a prélevé du sang sur tous les sujets pour mesurer leur taux de cortisol, une mesure objective du stress. Il est intéressant de noter qu'à l'admission, tous les sujets présentaient de faibles niveaux de stress. Mais au fur et à mesure que le temps passait, les sujets témoins ont commencé à montrer des niveaux croissants de cortisol. S'ils ne buvaient pas, ils devenaient très stressés. L'alcool était un gestionnaire de stress.

En revanche, le taux de cortisol des vétérinaires du groupe de formation Alpha/Theta est resté faible. Il semble que l'entraînement aux ondes cérébrales ait permis aux vétérinaires de se sentir plus à l'aise pendant le traitement et qu'il ait induit des changements psychologiques qui ont perduré bien au-delà de la sortie de l'hôpital. L'application du neurofeedback à la toxicomanie et aux traumatismes a été établie.

Le domaine du neurofeedback a continué à progresser, s'étendant à de plus en plus de conditions. Les progrès de l'imagerie cérébrale et l'utilisation de diverses formes de cartographie cérébrale pour décider où placer les électrodes et quelles fréquences d'ondes cérébrales récompenser ou inhiber sont devenus le centre d'intérêt d'une grande partie du domaine. Cependant, d'autres praticiens ont continué à traiter les problèmes de leurs clients en les associant à des protocoles de traitement connus. Par exemple, la formation utilisant les ondes cérébrales SMR, la même procédure que celle utilisée par Sterman, a été à la base d'une grande partie de la littérature publiée sur le traitement du TDAH. 

La troisième fois que le neurofeedback a pris une direction surprenante, c'est avec le travail de Susan et Siegfried Othmer. Susan, ancienne doctorante en neurophysiologie, et son mari Siegfried, physicien expérimental, se sont lancés dans ce domaine, impressionnés par l'impact du neurofeedback sur l'épilepsie de leur fils.

Au départ, les Othmer ont suivi la voie tracée par Sterman, en travaillant les ondes cérébrales SMR et bêta (15-18 Hz). Cependant, à mesure que le logiciel devenait plus flexible, ils ont découvert qu'au lieu de s'entraîner avec les fréquences d'ondes cérébrales habituelles, ils obtenaient de meilleurs résultats lorsqu'ils « optimisaient » la fréquence d'entraînement en fonction du client. L'optimisation signifiait généralement l'utilisation de fréquences inférieures au SMR. Il est important de comprendre que, dans le fonctionnement des ondes cérébrales, les fréquences les plus basses sont associées au sommeil et les plus hautes à la vigilance.

Et c'est là que les choses deviennent presque effrayantes. Les Othmers ont commencé à constater que plus la fréquence d'entraînement était basse, plus les résultats étaient bons et rapides, en particulier avec les clients les plus angoissés ou les plus perturbés. Contrairement à ce que tout le monde pensait, l'entraînement des clients à cette fréquence très basse ne les endormait pas, mais les rendait très détendus tout en restant alertes. C'est comme Christophe Colomb : il navigue vers l'inconnu et ne tombe pas dans le vide. Il a découvert un tout nouveau monde. Et eux aussi.

Aujourd'hui, une grande partie du travail d'Othmer consiste à travailler avec les ondes cérébrales dans la gamme des infrabasses fréquences (ILF), où une oscillation peut se produire toutes les heures et jusqu'à plusieurs jours. La formation dans ces bandes de fréquences a nécessité des avancées significatives dans la technologie sous-jacente, mais les résultats en termes d'impact sur les clients ont été notables. Curieusement, cela fait entrer l'entraînement par neurofeedback dans le domaine du réseau de mode par défaut du cerveau. Mais c'est une histoire pour un autre jour.